Van 2021 tot 2022 kende de wereldwijde halfgeleidermarkt een snelle groei als gevolg van de toegenomen vraag door de COVID-19-uitbraak. Echter, toen deze bijzondere vraag als gevolg van de COVID-19-pandemie in de tweede helft van 2022 verdween, stortte de markt in 2023 in een van de ernstigste recessies uit de geschiedenis.
De Grote Recessie zal naar verwachting echter in 2023 zijn dieptepunt bereiken, waarna dit jaar (2024) een algeheel herstel wordt verwacht.
Sterker nog, als we kijken naar de kwartaalverzendingen van halfgeleiders van verschillende typen, dan heeft Logic de piek die werd veroorzaakt door de bijzondere vraag als gevolg van COVID-19 al overtroffen en een nieuw historisch hoogtepunt bereikt. Daarnaast zullen Mos Micro en Analog naar verwachting in 2024 ook historische hoogtepunten bereiken, aangezien de daling als gevolg van het einde van de bijzondere vraag door COVID-19 niet significant is (Figuur 1).
Onder hen kende Mos Memory een aanzienlijke daling, waarna het in het eerste kwartaal (Q1) van 2023 een dieptepunt bereikte en aan zijn herstel begon. Het lijkt echter nog geruime tijd te duren voordat de piek van de door COVID-19 veroorzaakte vraag weer bereikt is. Mocht Mos Memory echter zijn piek overtreffen, dan zullen de totale leveringen van halfgeleiders ongetwijfeld een nieuw historisch hoogtepunt bereiken. Naar mijn mening kan in dat geval gezegd worden dat de halfgeleidermarkt volledig hersteld is.
Als we echter kijken naar de veranderingen in de leveringen van halfgeleiders, wordt duidelijk dat deze visie onjuist is. De leveringen van MOS-geheugen, die zich aan het herstellen zijn, zijn weliswaar grotendeels hersteld, maar de leveringen van logische chips, die historische hoogtepunten bereikten, liggen nog steeds op een extreem laag niveau. Met andere woorden, om de wereldwijde halfgeleidermarkt echt nieuw leven in te blazen, moeten de leveringen van logische chips aanzienlijk toenemen.
In dit artikel analyseren we daarom de leveringen en hoeveelheden van verschillende soorten halfgeleiders en de totale halfgeleiderproductie. Vervolgens gebruiken we het verschil tussen de leveringen van logicachips en de leveringen van wafers als voorbeeld om aan te tonen hoe de leveringen van wafers door TSMC achterblijven, ondanks het snelle herstel. Daarnaast speculeren we over de oorzaken van dit verschil en suggereren we dat het volledige herstel van de wereldwijde halfgeleidermarkt mogelijk pas in 2025 zal plaatsvinden.
Kortom, het huidige herstel van de halfgeleidermarkt is een "illusie" veroorzaakt door de extreem hoge prijzen van NVIDIA's GPU's. Het lijkt er daarom op dat de halfgeleidermarkt pas volledig zal herstellen wanneer chipfabrikanten zoals TSMC hun volledige capaciteit bereiken en de leveringen van logische chips nieuwe historische hoogtepunten bereiken.
Analyse van de waarde en hoeveelheid van halfgeleiderleveringen
Figuur 2 toont de trends in verzendwaarde en -hoeveelheid voor verschillende soorten halfgeleiders, evenals voor de gehele halfgeleidermarkt.
Het verzendvolume van Mos Micro bereikte een piek in het vierde kwartaal van 2021, daalde tot een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023 en begon zich vervolgens te herstellen. De verzendhoeveelheid vertoonde daarentegen geen significante verandering en bleef vrijwel gelijk van het derde tot het vierde kwartaal van 2023, met een lichte daling.
De waarde van de verzendingen van Mos Memory begon vanaf het tweede kwartaal van 2022 aanzienlijk te dalen, bereikte een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023 en begon vervolgens weer te stijgen, maar herstelde zich slechts tot ongeveer 40% van de piekwaarde in het vierde kwartaal van hetzelfde jaar. Tegelijkertijd is de verzonden hoeveelheid hersteld tot ongeveer 94% van het piekniveau. Met andere woorden, de bezettingsgraad van de fabrieken van geheugenfabrikanten nadert de maximale capaciteit. De vraag is hoeveel de prijzen van DRAM en NAND-flashgeheugen zullen stijgen.
De verzendhoeveelheid van Logic bereikte een piek in het tweede kwartaal van 2022, daalde tot een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023, herstelde zich vervolgens en bereikte een nieuw historisch hoogtepunt in het vierde kwartaal van hetzelfde jaar. De verzendwaarde daarentegen bereikte een piek in het tweede kwartaal van 2022, daalde vervolgens tot ongeveer 65% van de piekwaarde in het derde kwartaal van 2023 en bleef stabiel in het vierde kwartaal van hetzelfde jaar. Met andere woorden, er is een significant verschil tussen de ontwikkeling van de verzendwaarde en de verzendhoeveelheid bij Logic.
De hoeveelheid analoge producten die werden verzonden, bereikte een piek in het derde kwartaal van 2022, daalde tot een dieptepunt in het tweede kwartaal van 2023 en is sindsdien stabiel gebleven. De waarde van de verzendingen daarentegen daalde na de piek in het derde kwartaal van 2022 tot het vierde kwartaal van 2023.
Tot slot daalde de totale waarde van de halfgeleiderleveringen aanzienlijk vanaf het tweede kwartaal van 2022, bereikte een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023 en begon vervolgens weer te stijgen, tot ongeveer 96% van de piekwaarde in het vierde kwartaal van hetzelfde jaar. Aan de andere kant daalde ook de geleverde hoeveelheid aanzienlijk vanaf het tweede kwartaal van 2022, bereikte een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023, maar is sindsdien stabiel gebleven op ongeveer 75% van de piekwaarde.
Uit het bovenstaande blijkt dat Mos Memory het probleemgebied is als alleen naar de verzendhoeveelheid wordt gekeken, aangezien deze slechts ongeveer 40% van de piekwaarde heeft bereikt. Vanuit een breder perspectief bezien, is Logic echter een grote zorg. Ondanks het bereiken van historische hoogtepunten in de verzendhoeveelheid, is de verzendwaarde gestagneerd op ongeveer 65% van de piekwaarde. De impact van dit verschil tussen de verzendhoeveelheid en -waarde van Logic lijkt zich uit te strekken tot de gehele halfgeleidersector.
Samenvattend hangt het herstel van de wereldwijde halfgeleidermarkt af van een prijsstijging van MOS-geheugen en een significante toename van de leveringshoeveelheid logische eenheden. Gezien de aanhoudend stijgende prijzen van DRAM en NAND, zal de grootste uitdaging het verhogen van de leveringshoeveelheid logische eenheden zijn.
Vervolgens zullen we het gedrag van TSMC's verzendhoeveelheid en waferverzendingen toelichten om het verschil tussen Logic's verzendhoeveelheid en waferverzendingen specifiek te illustreren.
Kwartaalcijfers van TSMC over verzendingen en waferverzendingen
Figuur 3 illustreert de omzetverdeling van TSMC per node en de omzettrend van processen van 7 nm en hoger in het vierde kwartaal van 2023.
TSMC positioneert 7nm en verder als geavanceerde nodes. In het vierde kwartaal van 2023 vertegenwoordigde 7nm 17%, 5nm 35% en 3nm 15%, samen goed voor 67% van de geavanceerde nodes. Bovendien zijn de kwartaalverkopen van geavanceerde nodes sinds het eerste kwartaal van 2021 gestegen, daalden ze even in het vierde kwartaal van 2022, stabiliseerden zich vervolgens en begonnen in het tweede kwartaal van 2023 weer te stijgen, om in het vierde kwartaal van datzelfde jaar een nieuw historisch hoogtepunt te bereiken.
Met andere woorden, als je kijkt naar de verkoopresultaten van geavanceerde nodes, doet TSMC het goed. Maar hoe zit het met de totale kwartaalomzet en de leveringen van wafers door TSMC (Figuur 4)?
De grafiek van TSMC's kwartaalverzendingen en waferverzendingen vertoont een ruwweg verband. Deze bereikte een piek tijdens de IT-bubbel van 2000, daalde na de Lehman-crisis van 2008 en bleef dalen na het uiteenspatten van de geheugenbubbel in 2018.
Het gedrag na de piek van de speciale vraag in het derde kwartaal van 2022 verschilt echter. De waarde van de verzendingen bereikte een piek van 20,2 miljard dollar, daalde vervolgens scherp, maar begon zich te herstellen na een dieptepunt van 15,7 miljard dollar in het tweede kwartaal van 2023, en bereikte 19,7 miljard dollar in het vierde kwartaal van hetzelfde jaar, wat 97% van de piekwaarde is.
Aan de andere kant bereikten de kwartaalverzendingen van wafers een piek van 3,97 miljoen wafers in het derde kwartaal van 2022, waarna ze kelderden en een dieptepunt bereikten van 2,92 miljoen wafers in het tweede kwartaal van 2023, om vervolgens stabiel te blijven. Zelfs in het vierde kwartaal van hetzelfde jaar, hoewel het aantal verzonden wafers aanzienlijk lager lag dan de piek, bleef het op 2,96 miljoen wafers, een daling van meer dan 1 miljoen wafers ten opzichte van de piek.
De meest geproduceerde halfgeleider door TSMC is Logic. De verkoop van geavanceerde nodes bereikte in het vierde kwartaal van 2023 een nieuw historisch hoogtepunt, waarbij de totale verkoop herstelde tot 97% van de historische piek. De kwartaalleveringen van wafers lagen echter nog steeds ruim 1 miljoen wafers lager dan tijdens de piekperiode. Met andere woorden, de algehele fabrieksbenutting van TSMC bedraagt slechts ongeveer 75%.
Wat de wereldwijde halfgeleidermarkt als geheel betreft, zijn de leveringen van logicachips gedaald tot ongeveer 65% van het piekniveau tijdens de speciale vraagperiode als gevolg van COVID-19. De kwartaalleveringen van wafers door TSMC zijn consistent met meer dan 1 miljoen wafers gedaald ten opzichte van het piekniveau, terwijl de fabrieksbenutting naar schatting rond de 75% ligt.
Vooruitkijkend is het voor een echt herstel van de wereldwijde halfgeleidermarkt noodzakelijk dat de leveringen van logicachips aanzienlijk toenemen. Om dit te bereiken, moet de bezettingsgraad van de gieterijen, met TSMC voorop, de volledige capaciteit benaderen.
Wanneer precies zal dit gebeuren?
Het voorspellen van de bezettingsgraad van grote gieterijen
Op 14 december 2023 organiseerde het Taiwanese onderzoeksbureau TrendForce het seminar "Industry Focus Information" in het Grand Nikko Tokyo Bay Maihama Washington Hotel. Tijdens het seminar besprak TrendForce-analist Joanna Chiao "TSMC's wereldwijde strategie en de vooruitzichten voor de halfgeleidergieterijmarkt in 2024". Joanna Chiao sprak onder andere over het voorspellen van de bezettingsgraad van gieterijen (zie afbeelding).
Wanneer zullen de leveringen van Logic toenemen?
Is die 8% significant of insignificant? Hoewel dit een subtiele vraag is, zal zelfs in 2026 de resterende 92% van de wafers nog steeds worden gebruikt voor halfgeleiderchips die niet voor AI bestemd zijn. Het merendeel hiervan zullen logische chips zijn. Om de leveringen van logische chips te verhogen en om de grote chipfabrikanten, aangevoerd door TSMC, op volle capaciteit te laten draaien, moet de vraag naar elektronische apparaten zoals smartphones, pc's en servers dus toenemen.
Samenvattend, op basis van de huidige situatie geloof ik niet dat AI-halfgeleiders zoals de GPU's van NVIDIA onze redding zullen zijn. Daarom wordt verwacht dat de wereldwijde halfgeleidermarkt zich pas in 2024 volledig zal herstellen, of zelfs pas in 2025.
Er bestaat echter nog een andere (optimistische) mogelijkheid die deze voorspelling zou kunnen omverwerpen.
Tot nu toe ging het bij alle AI-halfgeleiders die werden uitgelegd over halfgeleiders die in servers zijn geïnstalleerd. Er is echter een trend gaande om AI-verwerking uit te voeren op terminals (edges) zoals pc's, smartphones en tablets.
Voorbeelden hiervan zijn Intels voorgestelde AI-pc en Samsungs pogingen om AI-smartphones te ontwikkelen. Als deze populair worden (met andere woorden, als er innovatie plaatsvindt), zal de markt voor AI-halfgeleiders snel groeien. Het Amerikaanse onderzoeksbureau Gartner voorspelt zelfs dat er eind 2024 240 miljoen AI-smartphones en 54,5 miljoen AI-pc's zullen worden verkocht (ter referentie). Als deze voorspelling uitkomt, zal de vraag naar geavanceerde logica toenemen (zowel qua waarde als qua aantal verkochte exemplaren) en zal de bezettingsgraad van chipfabrikanten zoals TSMC stijgen. Daarnaast zal de vraag naar MPU's en geheugen ongetwijfeld ook snel toenemen.
Met andere woorden, wanneer zo'n wereld aanbreekt, zouden AI-halfgeleiders de ware redder in nood moeten zijn. Daarom wil ik me vanaf nu richten op de trends in edge AI-halfgeleiders.
Geplaatst op: 08-04-2024